JP4455392B2 - 座標入力装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、座標入力領域上の指示位置を検出する座標入力装置及びその制御方法、プログラムに関するものである。

座標入力面に、指示具（例えば、専用入力ペン、指等）によって指示して座標を入力することにより、接続されたコンピュータを制御したり、文字や図形などを書き込むために用いられる座標入力装置が存在する。

従来より、この種の座標入力装置としては、タッチパネルとして、各種方式のものが提案、または製品化されており、特殊な器具などを用いずに、画面上でパーソナルコンピュータ等の端末の操作が簡単にできるため、広く用いられている。

座標入力方式としては、抵抗膜を用いたもの、また、超音波を用いたものなど、さまざまなものがあるが、光を用いたものとして、例えば、特許文献１がある。この特許文献１では、座標入力領域の外側に再帰性反射シートを設け、座標入力領域の角端部に配置された光を照明する照明部と光を受光する受光部とにより、座標入力領域内において指等の光を遮蔽する遮蔽物と受光部間の角度を検出し、その検出結果に基づいて、その遮蔽物の指示位置を決定する構成が開示されている。

また、特許文献２や３等にあるように、再帰反射部材を座標入力領域周辺に構成し、再帰反射光が遮光される部分（遮光部分）の座標を検出する座標入力装置が開示されている。

これらの装置において、例えば、特許文献２では、微分等の波形処理演算によって受光部が受光する遮蔽物による遮光部分のピークを検出することにより、受光部に対する遮光部分の角度を検出し、その検出結果からその遮蔽物の座標を算出している。また、特許文献３では、特定のレベルパターンとの比較によって遮光部位の一方の端と他方の端を検出し、それらの座標の中心を検出する構成が示されている。

ここで、特許文献１乃至３のような、遮光位置を検出して座標を算出する方式を、以下、遮光方式と称する。

また、更に、このような遮光方式の座標入力装置においては、特に、その座標入力領域のサイズが大きい場合には、複数の操作者が同時に入力することを許容して、利便性を向上し、より効率的な会議等の用途での要求がある。そのため、複数の同時入力に対応する座標入力装置が考案されている。

複数の座標を同時に入力するために、特許文献４〜特許文献６では、一つの受光センサで複数の遮光部分の角度を検出し、各センサの角度の組み合わせから数点の入力座標候補を算出し、更に、その入力座標候補から実際に入力した座標を判別する技術が開示されている。

例えば、２点入力の場合には、入力座標候補として最大４点の座標を算出し、この４点の内、実際に入力した座標２点を判定し、出力する。つまり、この判定は、複数の入力座標候補の中から、実際の入力座標と虚偽の入力座標を選別して、最終的な入力座標を判定する。そして、この判定を、ここでは「虚実判定」と呼ぶことにする。

この虚実判定の具体的な方法としては、特許文献５や特許文献６では、従来の座標入力領域の一辺の両端に、座標入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて設置される第１及び第２センサの他に、これも、第１及び第２センサから入力領域内で指示された座標を精度良く算出するに十分な距離を隔てて第１及び第２センサの間の位置に設置される第３センサを設ける。そして、この第３センサにおける第１及び第２センサの角度情報とは異なる角度情報に基づいて、第１及び第２センサで検出された複数の角度情報に対し、この虚実判定を行う技術が開示されている。

また、さらに、複数の指示入力を検出して、その指示入力に対する位置座標を精度良く算出することができる方法として、特許文献７がある。この特許文献７では、一つの指示対象に対し、各センサの遮光影から生じる複数の接線となる遮光端の角度情報の内、少なくとも３本の遮光端の角度情報から、接線の２等分線の交点として座標を算出する座標入力装置が考案されている。この装置は、指示対象の遮光影の両端でなく片端の情報からでも座標を算出することができるので、遮光重なりの場合でも座標を算出することが可能な構成となっている。
米国特許第４５０７５５７号公報 特開２０００−１０５６７１号公報 特開２００１−１４２６４２号公報 特開２００２−０５５７７０号公報 特開２００３−３０３０４６号公報 特許登録第２８９６１８３号 特開２００４−６９４８３号公報

しかしながら、従来の遮光方式のように、遮光部分の光量分布のピーク或いは、遮光影に関わる光量分布の両端によって規定される光量分布の中心から角度を検出し、各受光部から検出される角度の組み合わせから指示座標を算出する技術では、複数、少なくとも２箇所同時に座標を入力する場合には、その２箇所の入力点が受光部から略直線上に重なることがある。

従って、２箇所の入力点に対する遮光影が受光部で重なった場合には、各々の遮光影を分離して、各入力点の角度を検出することができず、入力不可能となる。

この具体例について、図３２を用いて説明する。

例えば、図３２に示すような座標入力領域の位置に、それぞれ指示具Ａと指示具Ｂで指示する場合、図中の受光部Ｓ２の位置の場合における指示具Ａと指示具Ｂに対応する光量分布は、それぞれ図３３（ｂ）のＡ及びＢのようになり、指示具Ａと指示具Ｂの２点の遮光位置に対応した遮光影が分離して検出される。

尚、参照データとして、何も指示入力しない場合の光量分布は、図３３（ａ）で示すようになる。この図３３（ａ）において、Ｃの位置にある光量分布の谷は、座標入力領域の周囲に設けた再帰反射部材の角度特性、距離による減衰等の要因により生じた光量分布である。

一方、図３２に示す受光部Ｓ１の場合における指示具Ａと指示具Ｂに対応する光量分布は、図３３（ｃ）のようになり、指示具Ａと指示具Ｂの２点の位置に対応した遮光影が重なって検出される。この重なった遮光影（遮光重なり）を有する光量分布（遮光光量分布）の情報においては、図３３（ｃ）に示すように、図３３（ｂ）のＡとＢが部分的に重なっている（いわゆる、部分食が発生している）場合には、それぞれの指示具の片方の遮光範囲の端部情報しか得られない。そのため、従来の遮光範囲の両端の情報からその中心、あるいは、中心の画素番号により位置（角度）を算出する方法では、指示具Ａと指示具Ｂの座標を算出することは不可能である。

また、対象受光部に対し、手前の第１指示具の影に、受光部から遠い方の第２指示具の影が完全に含まれてしまう（いわゆる、皆既食が発生している）場合にも、手前の第１指示具に関しては、その遮光影の両端から中心位置（角度）を算出することはできるが、遠い方の第２指示具に関する情報は得ることができない。

従って、先行例においては、複数の指示具の同時入力によって発生する遮光影の数を予め検出しておき、受光部で検出する数として、例えば、第２受光部において「２」で、第１受光部においては「１」である場合には、第１受光部において、指示具に対応する遮光影が受光部が検出する光量分布において重なっている場合とみなす。

そして、このような場合においては、特許文献６では、そのような状態の発生の旨を示す警告を発して、使用者に注意を喚起して、その状態を回避する構成としている。また、特許文献４や５では、第１受光部から、重なりの無い分離された２つの遮光影を検出できる他の第３受光部に切り替え、その２つの遮光影を検出できる受光部（この場合、第１受光部及び第３受光部）で角度を検出し、各受光部から得られる入力座標候補に対し、上述の虚実判定を施し、最終的な２点の実入力座標を決定する必要がある。

尚、この場合の虚実判定は、遮光重なりを検出する受光部の角度情報でも十分に可能であるので、特許文献５や６では、この遮光重なりを検出する受光部の角度情報で行っている。

以上のように、遮光方式の座標入力装置では、例えば、２つの指示具を同時に入力した場合、受光部に対しほんの一部にでも遮光重なりが生じ、その２つの指示具に対応する遮光影がつながって分離できなくなった場合には、例えば、その連続した遮光影を１つの指示具からの影とみなして算出すれば、実際の位置からのずれにより座標検出精度の劣化が生じてしまう。

一方、特許文献７においては、上記皆既食の場合と部分食の場合においても、一つの指示対象に対して各センサの遮光影から生じる複数の接線となる遮光端の角度情報の内、少なくとも３本の遮光端の角度情報から、接線の２等分線の交点として座標を算出することができるが、以下のような課題への対応が成されていない。

この種の座標入力装置においては、入力領域の周辺に複数のセンサユニットが備えられ、また、入力領域の左右上下の辺などに再帰反射部材が備えられている。各々のセンサユニットからは、再帰反射部材に向けて光が投光され、再帰反射部材で反射した光をセンサユニットで受光するように構成されている。そして、投光された光ないし反射した光が指示具によって遮られることによって形成される影を、各々のセンサユニットが検知することにより、指示具によって入力された位置をセンサユニットから見た方向を検知して、指示具が示す座標位置を検出する。このため、光を遮ることによって形成された影を、その数および位置（角度）ともに全てのセンサユニットが正確に検出しなければならない。

しかしながら、センサユニット毎の感度等の個体特性のばらつきやセンサユニット毎に投光と受光の光経路が入力領域によって異なる場合に、指示具で遮光した際に、本来は所定の複数のセンサユニットから同時に検知されるべき影が、特定のセンサユニットからは所定の位置に検知され、かつ他の特定のセンサユニットからは所定の位置に検知されるべき影が検出されないという問題が発生する可能性がある。即ち、指示具が入力面に到達して影が完全に形成されるまで（以下、この状態を「入力過渡状態」にあるという）のタイミングがセンサユニット毎に異なる場合がある。

このように、本来あるべき影を検出できなかった場合、座標を確実に検出することができなくなる。特に、この課題は複数の指示具で、同時に複数の入力を行った場合に影響が大きく、あたかも、指示具の部分重なりが生じた場合のように、各センサユニットで検出される遮光範囲の数と同一になる場合がある。また、場合によっては、本来ありえない位置に指示具が入力したかのような誤った座標を検出してしまう可能性がある。

例えば、図３４に示すように、いま指示具の入力がＡとＢの位置になされたとすると、センサＳ２で検出される遮光端部情報としてＡ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４が得られるのと同様に、センサＳ１においても遮光端部情報としてＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４が検出されるはずである。しかしながら、入力過渡状態の場合には、センサＳ１においては、遮光端部情報としてＢ１１、Ｂ１２のみが検出される場合がある。このとき、算出する座標は、遮光範囲の中心を用いて計算する場合には、Ａの座標とＰ１１の座標が検出される。また、３つの遮光端部情報を用いて２等分線の交点を計算して座標を算出する場合であっても、Ａの座標とＰ２１またはＰ２２の座標が計算されてしまう。したがって、これらのＰ１１、Ｐ２１、Ｐ２２はＢの座標とは異なった位置に計算されてしまう。

先述の特許文献１から７においては、この問題を解決する手段に関しては一切の記載がない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、指示具が入力領域に到達してから影が形成されるまでの状態において、誤った座標を出力することのない座標入力装置及びその制御方法、プログラムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置であって、
前記座標入力領域上に対する指示手段の有無を検出する複数の検出手段と、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記複数の検出手段の初期検出信号分布に対し、指示手段により発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
前記端部情報検出手段で検出された複数の端部情報を用いて、前記指示手段の指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記複数の検出手段の１つの検出手段の検出信号における信号変化範囲が、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する判定手段とを備え、
前記判定手段の判定の結果、前記第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力し、前記第２の指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力しない。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記複数の端部情報を用いて算出される複数の座標を比較する比較手段を備え、
前記比較手段による比較結果に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する。

また、好ましくは、前記複数の端部情報それぞれが示す端部の前記座標入力領域上の位置と、各端部情報に対応する前記検出手段とを結ぶ接線同士の交点座標を比較する比較手段を備え、
前記比較手段による比較結果に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記算出手段により算出された座標、前記指示手段の太さ、及び、前記特定手段により特定された信号変化範囲に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する。

また、好ましくは、前記判定手段は、前記端部情報検出手段で検出した信号変化範囲の端部情報が示す信号変化範囲の両端の前記検出手段に対する角度情報に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する。

上記の目的を達成するための本発明による座標入力装置の制御方法は以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上に対する指示手段の有無を検出する検出部を備え、前記座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記複数の検出部の初期検出信号分布に対し、指示手段により発生する信号変化範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程と、
前記端部情報検出工程で検出された複数の端部情報を用いて、前記指示手段の指示位置の座標を算出する算出工程と、
前記複数の検出部の１つの検出部の検出信号における信号変化範囲が、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する判定工程とを備え、
前記判定工程の判定の結果、前記第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であると判定すると、前記算出工程により算出された座標を出力し、前記第２の指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であると判定すると、前記算出工程により算出された座標を出力しない。

上記の目的を達成するための本発明によるプログラムは以下の構成を備える。即ち、
座標入力領域上に対する指示手段の有無を検出する複数の検出手段を備え、前記座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、
前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記複数の検出手段の初期検出信号分布に対し、指示手段により発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
前記端部情報検出手段で検出された複数の端部情報を用いて、前記指示手段の指示位置の座標を算出する算出手段と、
前記複数の検出手段の１つの検出手段の検出信号における信号変化範囲が、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する判定手段として、コンピュータを機能させ、
前記判定手段の判定の結果、前記第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力し、前記第２の指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力しない。

本発明によれば、指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態において、誤った座標を出力することのない座標入力装置及びその制御方法、プログラムを提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
＜＜実施形態１＞＞
＜装置構成の概略説明＞
まず、図１を用いて、座標入力装置全体の概略構成を説明する。

図１は本発明の実施形態１の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。

図１において、１Ｌ、１Ｒは投光部および受光部を有するセンサユニットであり、実施形態１の場合、図示の如く座標入力面であるところの座標入力有効領域３のＸ軸に平行に、かつＹ軸に対称な位置に、所定距離離れて配置されている。センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、制御・演算ユニット２に接続され、制御信号を制御・演算ユニット２から受信すると共に、検出した信号を制御・演算ユニット２に送信する。

４は入射光を到来方向に反射する再帰反射面を有する再帰反射部であり、座標入力有効領域３の外側３辺に図示が如く配置され、左右それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒから略９０°範囲に投光された光を、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに向けて再帰反射する。

尚、再帰反射部４は、ミクロ的に見て３次元的な構造を有し、現在では、主にビーズタイプの再帰反射テープ、或いはコーナキューブを機械加工等により規則正しく配列することで再帰現象を起こす再帰反射テープが知られている。

再帰反射部４で再帰反射された光は、センサユニット１Ｌ及び１Ｒによって１次元的に検出され、その光量分布が制御・演算ユニット２に送信される。

座標入力有効領域３は、ＰＤＰやリアプロジェクタ、ＬＣＤパネルなどの表示装置の表示画面で構成することで、インタラクティブな入力装置として、利用可能となっている。

このような構成において、座標入力有効領域３に指や指示具等の指示手段による入力指示がなされると、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部から投光された光が遮られ（遮光部分）、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの受光部ではその遮光部分の光（再帰反射による反射光）を検出できないので、その結果、どの方向からの光が検出できなかったかを判別することが可能となる。

そこで、制御・演算ユニット２は、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒが検出する光量変化から、指示具によって入力指示された部分の複数の遮光範囲を検出し、その遮光範囲の端部情報から、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれに対する遮光範囲の端部の方向（角度）をそれぞれ算出する。また、指示具が信号発信部を有する場合には、その指示具からのペン信号をペン信号受信部５が受信する。

そして、検出された遮光範囲の数に基づいて、座標算出に用いる遮光範囲から得られるデータを決定し、それぞれ算出された方向（角度）、及びセンサユニット１Ｌ及び１Ｒ間の距離情報等から、座標入力有効領域３上の指示具の遮光位置を幾何学的に算出し、表示装置に接続されているホストコンピュータ等の外部端末に、インタフェース７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等）を経由してその座標値を出力する。

このようにして、指示具によって、画面上に線を描画したり、表示装置に表示されるアイコンを操作する等の外部端末の操作が可能になる。

＜センサユニット１の詳細説明＞
次に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ内の構成について、図２を用いて説明する。尚、センサユニット１Ｌ及び１Ｒは、大きく分けて投光部と受光部から構成される。

図２は本発明の実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。

図２において、１０１Ａ及び１０１Ｂは、赤外光を発する赤外ＬＥＤであり、各々投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、再帰反射部４に向けて略９０°範囲に光を投光する。ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ中の投光部は、この赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂと、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって実現される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの投光部が構成されることになる。

そして、投光部より投光された赤外光は、再帰反射部４により到来方向に再帰反射され、センサユニット１Ｌ及び１Ｒ中の受光部によって、その光を検出する。

受光部は、光線の視野を制限すると共に電気的なシールドをになうシールド部材１０５を設けた１次元のラインＣＣＤ１０４、集光光学系としての受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂ、入射光の入射方向を概略制限する絞り１０８Ａ及び１０８Ｂ、及び可視光等の余分な光（外乱光）の入射を防止する赤外フィルター１０７Ａ及び１０７Ｂからなる。

そして、再帰反射部４によって反射された光は、赤外フィルター１０７Ａ及び１０７Ｂ、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂを抜けて受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂによって、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光される。これにより、センサユニット１Ｌ及び１Ｒには、それぞれ２つの受光部が構成されることになる。

部材１０３及び部材１０９は、投光部及び受光部を構成する光学部品を配置するとともに、投光部で投光した光が直接受光部に入射することを防ぐ、あるいは外来光をカットするための上フード１０３、下フード１０９として機能する。

尚、実施形態１においては、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂは下フード１０９に一体で成型されているが、別部品であってもよいことはいうまでもなく、さらには、上フード１０３側に、絞り１０８Ａ及び１０８Ｂと受光用レンズ１０６Ａ及び１０６Ｂの位置決め部を設けることで、投光部の発光中心に対する受光部の位置決めを容易にする構成（つまり、上フード１０３のみで、すべての主要な光学部品が配置される構成）に実現することも可能である。

図３Ａは、図２の状態のセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）を組み上げた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。図３Ａに示すように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の２つの投光部は、所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向が略平行となるように配置され、各々の投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂによって、それぞれ略９０°範囲に光を投光するように構成している。

図３Ｂは、図３Ａの太矢印で示される部分の断面図であり、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）からの光は、投光レンズ１０２Ａ（１０２Ｂ）により、座標入力面に略平行に制限された光束として、主に再帰反射部４に対して光が投光されるように構成している。

一方、図３Ｃは、図３Ａにおける赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂ、投光レンズ１０２Ａ及び１０２Ｂ、上フード１０３を取り除いた状態を、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見た図である。

ここで、実施形態１の場合、投光部と受光部は、座標入力面である座標入力有効領域３の垂直方向に対し重ねた配置構成（図３Ｂ参照）となっており、正面方向（座標入力面に対し垂直方向）から見て、投光部の発光中心と受光部の基準位置（つまり、角度を計測するための基準点位置に相当し、実施形態１にあっては絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）の位置であって、図中の光線が交差する点となる）が一致する構造となっている。

従って、前述した通り、２つの投光部は所定距離ｄ離れた状態で、それぞれの主光線方向略平行となるように配置されているので、２つの受光部も同様に所定距離ｄ離れた状態で、かつ各々の光軸（光学的な対称軸）が略平行となるように構成されている。

また、投光部により投光された座標入力面に略平行な光束であって、面内方向に略９０°方向に投光されている光は、再帰反射部４により光の到来方向に再帰反射され、赤外フィルター１０７Ａ（１０７Ｂ）、絞り１０８Ａ（１０８Ｂ）、集光レンズ１０６Ａ（１０６Ｂ）を経て、ラインＣＣＤ１０４の検出素子１１０面上に集光、結像することになる。

従って、ラインＣＣＤ１０４の出力信号は、反射光の入射角に応じた光量分布を出力することになるので、ラインＣＣＤ１０４を構成する各画素の画素番号が角度情報を示すことになる。

尚、図３Ｂに示す投光部と受光部の距離Ｌは、投光部から再帰反射部４までの距離に比べて十分に小さな値であり、距離Ｌを有していても十分な再帰反射光を受光部で検出することが可能な構成となっている。

以上説明したように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）は、少なくとも２つの投光部と、各々の投光部で投光された光を各々検出する２つの受光部（実施形態１の場合、投光部が２組、受光部が２組）を有する構成である。

また、実施形態１にあっては、受光部の一部であるラインＣＣＤ１０４におけるライン状に配置された検出素子１１０の左側部分を第１受光部の集光領域、右側部分を第２受光部の集光領域とすることで、部品の共通化を図っているが、これに限定されるものでなく、各受光部毎に個別にラインＣＣＤを設けてもよいことは言うまでもない。

＜制御・演算ユニットの説明＞
制御・演算ユニット２とセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの間では、主に、受光部内のラインＣＣＤ１０４用のＣＣＤ制御信号、ＣＣＤ用クロック信号と出力信号、及び投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂの駆動信号がやり取りされている。

ここで、制御・演算ユニット２の詳細構成について、図４を用いて説明する。

図４は本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。

ＣＣＤ制御信号は、ワンチップマイコン等で構成される演算制御回路（ＣＰＵ）２１から出力され、ラインＣＣＤ１０４のシャッタタイミングやデータの出力制御等が行われる。

尚、この演算制御回路２１は、クロック発生回路（ＣＬＫ）２２からのクロック信号に従って動作する。また、ＣＣＤ用のクロック信号は、クロック発生回路（ＣＬＫ）２２からセンサユニット１Ｌ及び１Ｒに送信されると共に、各センサユニット内部のラインＣＣＤ１０４との同期をとって各種制御を行うために、演算制御回路２１にも入力されている。

投光部の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂを駆動するためのＬＥＤ駆動信号は、演算制御回路２１からＬＥＤ駆動回路（不図示）を介して、対応するセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの投光部内の赤外ＬＥＤ１０１Ａ及び１０１Ｂに供給されている。

センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光部内のラインＣＣＤ１０４からの検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ２３に入力され、演算制御回路２１からの制御によって、デジタル値に変換される。この変換されたデジタル値は、メモリ１３２に記憶され、指示具の角度計算に用いられる。そして、この計算された角度から座標値が算出され、外部端末にシリアルインタフェース７（例えば、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃインタフェース等）を介して出力される。

また、指示具としてペンを用いる場合、ペンからのペン信号を受信するペン信号受信部５からは、ペン信号を復調したデジタル信号が出力され、ペン信号検出回路としてのサブＣＰＵ２４に入力され、ペン信号が解析された後、その解析結果が演算制御回路２１に出力される。

＜光量分布検出の説明＞
図５は本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。

特に、図５では、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の一つの受光部およびそれに対応する照明としての赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）への制御信号のタイミングチャートを示している。

７１、７２はＣＣＤ制御用の制御信号であり、ＳＨ信号７１の間隔で、ラインＣＣＤ１０４のシャッタ開放時間が決定される。ＩＣＧ信号７２はセンサユニット１Ｌ（１Ｒ）へのゲート信号であり、内部のラインＣＣＤ１０４の光電変換部の電荷を読出部へ転送する信号である。

７３は赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）の駆動信号であり、ここで、ＳＨ信号７１の周期で、赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）を点灯するために、ＬＥＤ信号７３が赤外ＬＥＤ１０１Ａ（１０１Ｂ）に供給される。

そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の投光部の駆動が終了した後に、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方の受光部（ラインＣＣＤ１０４）の検出信号が読み出される。

ここで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの双方から読み出される検出信号は、座標入力有効領域３への指示具による入力がない場合には、それぞれのセンサユニットからの出力として、図６のような光量分布が得られる。もちろん、このような光量分布がどのシステムでも必ず得られるわけではなく、再帰反射部４の再帰反射特性や投光部の特性、また、経時変化（反射面の汚れなど）によって、光量分布は変化する。

図６においては、レベルＡが最大光量であり、レベルＢが最低光量となっている。

つまり、再帰反射部４からの反射光がない状態では、センサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られる光量レベルがレベルＢ付近になり、反射光量が増えるほど、レベルＡに光量レベルが遷移する。このようにして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒから出力された検出信号は、逐次、対応するＡ／Ｄコンバータ２３でＡ／Ｄ変換され、演算制御回路２１にデジタルデータとして取り込まれる。

これに対し、座標入力有効領域３への指示具による入力がある場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒからの出力として、図７のような光量分布が得られる。

この光量分布のＣ１及びＣ２部分では、指示具によって再帰反射部４からの反射光が遮られているため、その部分（遮光範囲）のみ反射光量が低下していることがわかる。特に、図７では、複数の指示具によって、指示具によって再帰反射部４からの反射光が遮られているため、複数の遮光範囲が検出される。

そして、実施形態１では、指示具による入力がない場合の図６の光量分布と、指示具による入力がある場合の図７の光量分布の変化に基づいて、センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度を算出する。

具体的には、図６の光量分布として、投光部による投光（照明）がない状態の光量分布８１と、投光（照明）中で指示具による入力がない（遮蔽物がない状態）状態の光量分布８２を初期状態として予めメモリ１３２に記憶しておく。

そして、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの検出信号のサンプル期間に、図７のような光量分布の変化があるか否かを、そのサンプル期間中の光量分布と、メモリ１３２に記憶されている初期状態の光量分布との差分によって検出する。そして、光量分布に変化がある場合には、その変化部分を指示具の入力点として、その入力角度を決定する（遮光範囲の端部を決定する）演算を行う。

上述したように、本願発明では、１つのラインＣＣＤ１０４に対して、複数の受光部が設けられ、その各々に対して投光部が設けられている。従って、各々の受光部（もしくは投光部）を別のタイミングで駆動する場合には、各々を上記のような信号タイミングで駆動すればよい。

図８はその信号のタイミングチャート例であり、まず、センサユニット１Ｌ中のラインＣＣＤ１０４の読出先頭側で、センサユニット１Ｌ中の一方の受光部による検出を行うために、信号ＳＨ６１に対して、信号６３のようなタイミングで、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ａ）が駆動される。信号ＩＣＧ６２によって、ラインＣＣＤ１０４の信号が読み出されるが、このときは、ラインＣＣＤの先頭側の受光範囲の画素データが読み出される（信号６５中のＡ部分）。

次に、同じ、ラインＣＣＤ１０４に対して、ＳＨ信号６１が与えられ、センサユニット１Ｌ中の他方の受光部により検出を行うために、赤外ＬＥＤ（例えば、赤外ＬＥＤ１０１Ｂ）に駆動信号６４が供給される。この出力は、信号６５のＢ部分のように、先に検出した先頭部分の信号（破線部）と重ならない領域に、受光された信号が出力される。

別のタイミングで、もう一方のセンサユニット１Ｒを同様に駆動することで、ＣＣＤの信号が各々のセンサから読み出され、本願発明では、最大４つの受光部による検出信号を取得することになる。

尚、実施形態１では、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで合わせて４つの受光部に対して、別々のタイミングで駆動しているが、これに限定されるものではなく、お互いの発光が影響しないのであれば、同時に駆動してもかまわないし、各々の任意の組み合わせで駆動してもかまわない。

＜角度計算出の説明＞
センサユニット１Ｌ及び１Ｒに対する指示具の角度計算にあたっては、まず、指示具による遮光範囲を検出する必要がある。

以下、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの一方（例えば、センサユニット１Ｌ）による指示具の角度計算について説明するが、他方（センサユニット１Ｒ）でも同様の角度計算を行うことは言うまでもない。

電源投入時の光量分布として、図６の信号８１及び信号８２をメモリ１３２に記憶しておき、その信号と、実際の指示具による入力によって得られる光量分布との比較から、指示具の入力範囲（遮光範囲）を検出する。

図７のように、Ｃ１、Ｃ２を有する光量分布からなる入力がある場合は、その光量分布と、メモリ１３２に記憶されている光量分布８２との差を計算し、その計算結果と、光量分布８２と光量分布８１の光量差を用いて、遮光（入力）がない場合との光量変化率を計算する。このように、光量変化率を計算することによって、部分的な光量分布の不均一等の影響を除去できる。

計算された光量変化率に対して、閾値を用いて、光量が変化しているラインＣＣＤ１０４上の画素番号を特定する。この時、検出信号レベルの情報等を用いることで、画素番号より細かい画素情報が特定可能になる。これらの画素番号から、遮光範囲の端部を決定でき、例えば、その遮光範囲の中央値（ラインＣＣＤ１０４の画素番号）を指示具の角度情報として導出する。

得られた画素番号から、実際の座標値を計算するためには、角度情報（θ）に変換する必要がある。角度情報への変換は、例えば、多項式を用いて実現することができる。例えば、ＣＣＤ画素番号をｅ、次数をｎ、各次数の係数をＴｎとすると、角度θは、
θ =Ｔn・eⁿ+T(n-1)・e^(n-1)+T^(n-2)・e^(n-2)+、・・・、+T0
（１）
のようにして、算出することができる。

尚、各次数の係数は、実測値や設計値等から決定できる。また、次数は必要とされる座標精度等を鑑みて決定すれば良い。

前述の通り、センサユニット１Ｌには、２つの受光部が構成されていて、それぞれをＬ１、Ｌ２とすると、まず、受光部Ｌ１、即ち、図８のＡ部分の光量分布が検出される受光部について前述の遮光範囲の端部を決定する処理が実行される。このＡ部分については、メモリ１３２に格納されているＡ部分に対応する全てのデータについて、光量分布の差と変化率の計算処理が行なわれる。

そして、受光部Ｌ２に対応するＢ部分の光量分布については、処理時間を短縮するためにメモリ１３２に格納されているＢ部分に対応する全てのデータについて上記の計算処理を行わない。この場合、Ａ部分の遮光範囲探索結果から、遮光範囲探索を実行するサーチ範囲を限定するように決定し、そのサーチ範囲内でＡ部分の遮光範囲探索処理と同様の計算処理によって遮光範囲の端部に相当するＣＣＤ画素番号を決定し、角度情報を算出する。

いま、図９のように、２点の入力としてＰ１及びＰ２がある場合に、図８のＡ部分の光量分布に相当するセンサユニット１Ｌの受光部Ｌ１では、図１０（ａ）に示すように、遮光範囲が２個検出される。この光量分布データは、図９に示すように受光部Ｌ１で検出される遮光範囲端部情報として、上述の計算処理により、ｌ１１、ｌ１２、ｌ１３、ｌ１４として検出される。同様に、センサユニット１Ｒの受光部Ｒ１では、図１０（ｂ）に示すように、ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３、ｒ１４が検出される。

先述したとおり、センサユニット１Ｌ及び１Ｒでは、同一ラインＣＣＤ上に所定の距離離して２系統の光学系を構成している。従って、受光部Ｌ１で検出される遮光範囲端部情報から受光部Ｌ２で検出される遮光範囲の端部情報を予測することができる。即ち、上述の処理で決定したＣＣＤ画素番号から開始点を決定し、Ａ部分の遮光範囲探索処理と同様の計算処理によってＢ部分の遮光範囲の端部、即ち、図９におけるｌ２１、ｌ２２、ｌ２３、ｌ２４（図１０（ｃ））に相当するＣＣＤ画素番号を決定し、角度情報を算出することができる。

同様な、遮光範囲探索処理を受光部Ｒ２についても行い、ｒ２１、ｒ２２、ｒ２３、ｒ２４（図１０（ｄ））に相当するＣＣＤ画素番号を決定し、角度情報を算出する。このようにして、複数の入力点Ｐ１及びＰ２の座標を算出するための遮光端部の角度情報を検出することができる。

尚、遮光範囲探索開始点を決定してから、上述の処理では、２つの遮光範囲端部を検出するまで連続して遮光範囲探索処理を行ったが、受光部Ｌ１とＬ２、及び受光部Ｒ１とＲ２で検出される遮光範囲は略等しいので、遮光範囲の端部を１つ検出したならば、所定画素数分（受光部Ｌ１及びＲ１の各々の遮光範囲の端部から算出する幅情報）のデータをスキップして、再び、遮光範囲探索処理を開始してもよい。この処理は、特に、センサユニットに対して入力点の距離が比較的近く、遮光範囲が大きくなる場合に有効となる。

次に、図１１と図１２を用いて、受光部Ｌ１で検出される遮光範囲が入力点Ｐ１とＰ２が重なって１つの遮光範囲として見える、「部分食」状態となっている場合について説明する。

この場合は、受光部Ｌ１で検出される遮光範囲は１個であるので、まず、遮光範囲の端部であるｌ１１とｌ１２（図１２（ａ））に相当するＣＣＤ画素番号を決定し、角度情報を算出する。次に、このｌ１１とｌ１２を用いて、Ｌ２の遮光範囲探索開始点を決定し、Ｌ２で検出される遮光範囲の端部であるｌ２１とｌ２２（図１２（ｂ））に相当するＣＣＤ画素番号を決定し、角度情報を算出する。

そして、受光部Ｒ１及びＲ２に関しても、同様に、受光部Ｒ１における遮光範囲の端部である、ｒ１１、ｒ１２、ｒ１３、ｒ１４（図１２（ｃ））に相当するＣＣＤ画素番号を決定して、角度情報を算出する。また、受光部Ｒ２の遮光範囲探索開始点を決定し、受光部Ｒ２における遮光範囲の端部である、ｒ２１、ｒ２２、ｒ２３、ｒ２４（図１２（ｄ））に相当するＣＣＤ画素番号を決定し、角度情報を算出する。

尚、遮光範囲探索処理の処理順序は、まず、受光部Ｌ１、次に、受光部Ｌ２として、ＣＣＤの読出順としたが、これに限定されるものではない。例えば、２つの受光部において、一方が座標入力有効領域の全域について受光可能で、もう一方は補助的に座標入力有効領域の限定した領域について受光可能な構成である場合には、座標入力有効領域全域について受光可能な受光部のデータから遮光範囲探索処理を行ってもよい。この場合は、単１点入力を主な使い方とする場合に、座標入力有効領域全域について受光可能な受光部のデータのみを遮光範囲探索処理する構成をとることができるので、サンプリング速度に有利な構成となる。

＜座標算出方法の説明＞
次に、画素番号から変換された角度情報（θ）から、指示具の位置座標を算出する座標算出方法について説明する。

尚、指示具の入力が１点である場合には、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの出力結果に基づいて得られる遮光範囲の中央の角度を用いることで座標算出が可能である。

ここで、座標入力有効領域３上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係及び座標系について、図１３を用いて説明する。

図１３は本発明の実施形態１の座標入力有効領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。

図１３では、座標入力有効領域３の水平方向にＸ軸、垂直方向にＹ軸を定義し、座標入力有効領域３の中央を原点位置Ｏ（０，０）に定義している。そして、座標入力有効領域３の座標入力範囲の上辺左右に、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１ＲをＹ軸に対称に取り付け、その間の距離はＤＬＲである。

また、センサユニット１Ｌ及び１Ｒそれぞれの受光面は、その法線方向がＸ軸と４５度の角度を成すように配置され、その法線方向を０度と定義している。

この時、角度の符号は、左側に配置されたセンサユニット１Ｌの場合には、時計回りの方向を『＋』方向に、また、右側に配置されたセンサユニット１Ｒの場合には、反時計回りの方向を『＋』方向と定義している。

さらには、Ｐ０はセンサユニット１Ｌ及び１Ｒの法線方向の交点位置、つまり、基準角度の交点となる。また、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）の位置から原点までのＹ座標距離をＤＹとする。この時、基準角度から、それぞれのセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで得られた角度をθL、θRとすると、検出すべき点Ｐの座標Ｐ(ｘ，ｙ)は、tanθL、tanθRを用いて、
x = DLR/2 * (tanθL+ tanθR) / (1+( tanθL * tanθR) ) （２）
y = DLR/2* ((1+tanθL)(1+ tanθR)) / (1+( tanθL * tanθR))-DY （３）
で計算される。

ここでの、角度データのとり方は、基準角度からの角度としている。これは、このように角度を設定することで、tanθのとる値が±π／４の範囲にあるため、座標算出が不安定にならないという効果がある。他の算出において、θの値がπ／２値をとっても、不安定ならないようであれば、同一高さ（同一レベル）にある、受光部を結ぶラインに対する角度を用いて、算出を行っても良い。例えば、以下に示す補正計算に関しては、そのような角度定義で計算することができる。

ここで、各センサユニット１Ｌ（Ｒ）の２つの受光部は、実際には座標入力領域に対して同一ライン上には設けられていない。そのため、座標算出時に、異なる位置の受光部のデータを用いる場合には、この位置のずれ分の補正を行う必要がある。

図１４に示すように、センサユニット１Ｌの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒの２つの受光部の瞳位置をそれぞれＲ１、Ｒ２とする。また、Ｌ１とＬ２とのｘ軸方向の差であるｘ軸方向距離Δｘｓ、Ｌ１とＬ２とのｙ軸方向の差であるｙ軸方向距離Δｙｓとする。

Ｌ２で検出されたデータがθＬ２である場合、Ｘ軸方向にＲ１と同一高さで見ると、仮想的にＶＬ２の位置にセンサユニット１Ｌがあるとして、ΔｖｘｓをθＬ２を用いて算出することができる。

そして、Ｒ１と同一高さに換算するには、高さ方向の距離Δｙｓと得られた角度θＬ２とから、
Δｖｘｓ＝Δｙｓ／ｔａｎθＬ２
となる。

よって、式（２）、（３）のセンサユニット間距離ＤＬＲを、受光部の瞳位置Ｌ１及びＬ２間のＸ方向距離Δｘｓと、算出されたΔｖｘｓで補正し、仮の座標値を計算することが可能となる。計算されたこの仮の座標値におけるｘ座標は、ＶＬ２とＲ１の中間を原点として計算されるので、そのＸ座標から（Δｘｓ＋Δｖｘｓ）／２をさらに補正すれば、異なる位置にある受光部のデータを用いて座標算出が可能になる。

入力が一点であるような場合には、遮光幅（遮光範囲）の中央の角度を用いても座標算出が可能であるが、図１５の上部のように、複数の指示具からの入力があり、受光部と複数の指示具の位置関係が、センサユニット１Ｌ中の２つの受光部での検出信号（光量分布（遮光範囲））が共に重なってしまうような場合には、このような方法では計算できない。

例えば、図１５の上部での状態では、センサユニット１Ｌ中の図面左側の受光部Ｌ１では、指示具Ｂは指示具Ａの影に完全に隠れてしまっており、またもう一方の受光部Ｌ２では、指示具Ｂと指示具Ａの遮光範囲が連続してしまっている。

そして、図１５の下部はその時の出力信号であり、受光部Ｌ１での出力信号は指示具Ａの遮光範囲（Ａ）のみで構成され、受光部Ｌ２での出力信号は、指示具Ａと指示具Ｂの遮光範囲（Ａ＋Ｂ）がつながった状態として出力される。このような場合には、遮光範囲の中央を用いた計算では正確な入力座標は計算できない。

そこで、センサユニット１Ｌ及び１Ｒの夫々のセンサユニットで検出された遮光範囲の端部の角度情報を用いて座標算出を行う。

まず、指示具の入力形状を略円形とし、図１６のように、センサユニット１Ｌ中の１つの受光部Ｌ１に対して、指示具Ａと指示具Ｂが一部重なった状態にあるとする。つまり、この受光部Ｌ１では、θＬ１とθＬ２で規定される遮光範囲が観測されている状態であるとする。

そのとき、各受光部で得られる各々２つの遮光範囲の端部の角度情報の内、水平方向からみた角度として、受光部Ｌ２においては最小の角度となるθＬ２、受光部Ｌ１においては最大の角度となるθＬ１を選択する。

一方、センサユニット１Ｒ中の、例えば、受光部Ｒ１で観測される角度は、夫々の指示具の遮光範囲で形成される遮光範囲の端部であり、θＲ１１からθＲ２２までの４つの角度が観測される。

図１７はこのような遮光範囲の端部を用いた場合の座標算出を説明するための図である。

今、例えば、Ｐ点に入力がなされたとした場合、θＬ１とθＲ１、θＲ２の交点を夫々Ｐ１（ｘ１，ｘ１）、Ｐ２（ｘ２，ｘ２）とすると、入力位置の座標Ｐは、夫々の交点における角度２θ１、２θ２の２等分線の交点として計算可能となる。

Ｐ１及びＰ２の座標値は、上述のそれぞれの角度の交点の座標を計算するのと同様の式（２）及び（３）によって計算可能であるので、この座標値と角度情報を用いることにより入力座標Ｐ（ｘ，ｙ）を算出することができる。

このように、左右のセンサユニット１Ｌ及び１Ｒで検出される遮光範囲の端部情報を用いることで、遮光範囲の中央値を用いることなく、入力に対する入力座標の算出が可能となる。

図１８はその算出手順の一例を説明するための図である。

図のように、Ｐ１（ｘ１，ｙ１）とＰ２（ｘ２，ｙ２）の間の距離をＬ、夫々の点における角の２等分線の角度をθ１、θ２とすれば、
L＝ （（x2-x1）² ＋ (y2-y1)²）^0.5 （４）
θ１ ＝ （π-(θL+θR1)）/2 （５）
θ２ ＝ （θL＋θR2）/2 （６）
ここで、
L1・tanθ１ ＝ L2・tanθ2 （７）
である。よって、
L2＝L・tanθ1/（tanθ1 ＋tanθ2） （但し、tanθ1＋tanθ2≠０） （８）
La＝ L2 / cosθ2 （但し、cosθ2≠０） （９）
これから、Δｘ、Δｙとして
Δx ＝ La・cos(θL-θ2) （１０）
Δy ＝ La・sin(θL-θ2) （１１）
入力座標として、Ｐ（ｘ，ｙ）は、
x ＝ x2 - Δx （１２）
y ＝ y2 - Δy （１３）
と計算できる。

ここで、図１６のように、例えば、センサユニット１Ｌからみて後ろ側の入力点が、完全に影に隠れてしまう、いわゆる、皆既食状態でない状態、つまり、部分食状態である場合には、その入力点は、Ｐａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’のどちらかの組み合わせになる。

そこで、θＬ１、θＬ２、θＲ１１、θＲ１２、θＲ２１そしてθＲ２２の組み合わせについて、上記のような２等分線の交点に相当する計算を行い、それぞれＰａ及びＰｂ、またはＰａ’及びＰｂ’の座標を計算し、どちらの組み合わせが正しい入力座標であるかの判定を行う。

この組み合わせの判定は、図１６における受光部Ｌ１及びＬ２で選択した角度情報とは別の角度情報を用いて行うことができる。

例えば、図１９のように、もう一方の受光部のデータθＬ２１及びθＬ２２と、θＲ１１及びθＲ１２による座標算出結果と、先の受光部での座標算出結果を比較し、Ｐａと重なるのか、あるいはＰａ’と重るのかを双方の距離等から判定して、ＰａかＰａ’のどちらが正しいかの判定を行うことができる。ここで、Ｐａが採用されれば、その組み合わせとして、Ｐｂが自動的に採用されることになる。

より確実に判定するには、θＲ２１とθＲ２２での座標算出結果を用いて、Ｐｂについて計算を行っても良い。

このように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）で検出される２つの遮光範囲が部分的に隠れてしまう「部分食」状態であれば、夫々の遮光範囲の端部の角度を検出し、その交点における２等分線に相当する情報を得ることで、複数の入力指示位置を特定することが可能になる。

ここで、遮光範囲の端部情報を用いたとしても、いわゆる「皆既食」状態では、その影に隠れた側の指示具の入力の位置を特定することができなくなる。この「皆既食」状態を回避するには、入力指示具の大きさに対して、各センサユニット１Ｌ（１Ｒ）における複数の受光部間の距離を最適値に決定することによって、どちらかの光学系では領域が部分的に重なった「部分食」状態とすることが可能となる。

従って、本願発明では、複数の指示具がどの領域にあっても、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中に設けられた２組の受光部の内、少なくとも一方の受光部では、必ず「部分食」の状態、あるいは２つの遮光範囲が分離した状態で検出できるように、センサユニット１Ｌ（１Ｒ）中の受光部の光学的配置を設定している。

また、一方のセンサユニット中の受光部において両方の受光部が「食」状態のとき、遮光範囲の数が両方の受光部において単数となることは既に説明した。このように、一方のセンサユニット中の受光部で検出される遮光範囲の数が両方とも単数となる場合は、指示具が入力面に到達して影が完全に形成されるまでの状態（入力過渡状態）にある場合にも同様に起こりえる。従って、指示具の正しい座標を算出するためには、「食」状態にあるのか、または「入力過渡状態」にあるのかの判定が必要となる。

実際の計算については、以下のようになる。

まず、上述説明したように、各々受光部からの光量分布データの取得を行う。

得られた各光量分布データから、遮光範囲の数を閾値等を用いて算出する。遮光範囲の数により、入力がない場合と、一箇所に対して入力（単一点入力）が行われた場合と、少なくとも２箇所に対して入力（複数点入力）が行われた場合の判定が可能になるとともに、演算に用いるデータを選択することができる。

図２０は、センサユニット１Ｌ内の２つの受光部をＬ１及びＬ２、センサユニット１Ｒ内の２つの受光部をＲ１及びＲ２とする場合に、各受光部で検出される遮光範囲の数の組み合わせを示している。遮光範囲の数の組み合わせは、最大入力数を２としたとき、入力がない場合を含めて１７通りとなる。

受光部Ｌ１，Ｌ２、Ｒ１，Ｒ２のすべてにおいて、入力が「１」の場合には、単一点入力の場合と、２つの入力が接触している場合とが考えられるが、実施形態１では、接触も単一点入力として扱うこととする。但し、指示具の入力幅等の指示具の形状情報が既知である場合には、その形状情報に基づいて、２つの入力が接触している場合を検出するようにしてもよい。

このように、遮光範囲の数を計数することで、「入力無し」、「単一点入力」、「複数点入力」の入力状態を判定することができる。各センサユニットで検出される遮光範囲が、一つしかない単一点入力の場合には、遮光範囲の端部情報を用いた座標算出方法で座標算出を行ってもよいし、あるいは、従来とおりの遮光範囲の中央を計算して、座標算出を行ってもかまわない。

複数点入力の場合、入力が各々独立に検出できている遮光範囲が２つのものと、センサユニットに対して入力位置の関係が「食」状態にあるような、１つの場合とが混在することになる。

このような場合に、どの遮光範囲の組み合わせで座標算出を行うかについては、夫々の遮光範囲の数から決定する。

まず、各遮光範囲の数の内、２箇所の遮光範囲を検出している受光部を選択し、選択した受光部からの検出信号を座標算出第１データとする。このとき、複数の受光部で遮光範囲を２箇所検出している場合には、優先順位を予め決定しておき、その優先順位に従って受光部を選択すればよい。

次に、座標算出第１データとして選択された受光部のセンサユニットと反対側のセンサユニット内の受光部の検出信号に着目し、そのとき、各受光部で得られる複数の遮光範囲の端部の角度情報の内、水平方向からみた角度に対して、受光部Ｌ２（またはＲ２）においては最小の角度となる角度情報、受光部Ｌ１（またはＲ１）においては最大の角度となる角度情報を選択し、これを座標算出第２データとする。即ち、センサユニットで検出される複数の端部情報の内、両端の角度情報を座標算出第２データとして選択する。

次に、座標算出第２データとして選択された受光部のセンサユニットと同じセンサユニットにおける各受光部で得られる複数の遮光範囲の端部の角度情報の内、水平方向からみた角度に対して、例えば、受光部Ｌ２（またはＲ２）においては最大の角度となる角度情報、受光部Ｌ１（またはＲ１）においては最小の角度となる角度情報を選択し、これを虚実判定データとする。

これは、先に述べたように、複数の入力がある場合に、真に入力した座標（実座標）のほかに、検出信号の組み合わせによって生じる虚の座標が算出されるので、真の座標がどれであるかを判定するのに用いられるものである。

また、上述した座標算出第１データ、座標算出第２データ、虚実判定データは、先述したように検出した状態が「食」状態にあるか、または入力過渡状態にあるかの判定にも用いる。

この入力過渡状態の判定（検出状態の正当性の判定）について、図２１を用いて説明する。

図中Ａで示した接線が座標算出第１データ、Ｂが座標算出第２データ、Ｃが虚実判定データである。そして、これらのデータを用いて、入力過渡状態の判定を行う。

まず、遮光範囲の端部の角度情報Ａ１１、Ａ１２、Ｂ１１で計算した座標値をＰ１１、同様に、Ａ１１、Ａ１２、Ｂ２２で計算した座標値をＰ２１としたとき、最も単純な手法として、この２つの座標値Ｐ１１とＰ２１を比較することで、入力過渡状態を判定できる。即ち、両者の位置座標を比較して両者の距離が所定距離未満にあれば、入力過渡状態であり、所定距離以上離れていれば通常の入力とすることができる。

次に、より詳細な入力過渡状態判定手法について説明する。

先に選択した座標算出第１データのうちのＡ１２に関して、座標算出第２データＢ１１及びＢ２２と虚実判定データＣ２１及びＣ１２との交点として、交点座標値ＣＰ１１、ＣＰ１２、ＣＰ１３、ＣＰ１４を算出する。

即ち、座標算出第１データとして選択した受光部のデータの内、反対側のセンサユニットに近い側から２番目の角度情報に関して、座標算出第２データ及び虚実判定データとして選択したセンサユニットで得られる全ての角度情報について各々の交点を算出する。

得られた交点座標に関して、ＣＰ１１とＣＰ１２の距離、そしてＣＰ１３とＣＰ１４の距離をそれぞれ算出する。そして、各々の距離を比較することによって、入力過渡状態であるか否かを判定する。

ここで、交点ＣＰ１２とＣＰ１１の距離差をΔＬ１、交点ＣＰ１４とＣＰ１３の距離差をΔＬ２とすると、入力過渡状態の場合には、
ΔＬ１≒ΔＬ２＜Ｋ１
の関係が成り立つ。即ち、ΔＬ１及びΔＬ２の両方が所定値より小さい場合に、入力過渡状態と判定することができる。

一方、座標算出第１データのうち、座標算出第１データとして選択したセンサユニットと反対側のセンサユニットに対して一番遠い角度情報であるＡ２２に対して、上記と同様に交点を算出してもよい。この場合、比較する距離の各々が所定値以上である場合に入力過渡状態と判定することができる。

また、交点ＣＰ２２とＣＰ２１の距離差をΔＬ３、交点ＣＰ２４とＣＰ２３の距離差をΔＬ４とすると、入力過渡状態の場合には、
ΔＬ４≒ΔＬ３＞Ｋ２
の関係が成り立つ。即ち、ΔＬ３及びΔＬ４の両方が所定値より大きい場合に、入力過渡状態と判定することができる。

尚、上記Ｋ１、Ｋ２は、入力過渡状態であるか否かを判定するにあたり、あらかじめ決められた指示具の径と座標入力有効領域から算出される、適宜設定することのできる所定の定数である。そして、これらの定数は、工場出荷時にメモリに記憶され、随時読み出すことによって判定時に用いることができる。

一方、この定数Ｋ１やＫ２を用いない手法として、各交点間距離差ΔＬ１、ΔＬ２、ΔＬ３、ΔＬ４をそれぞれ比較して判定する手法がある。各交点間距離差ΔＬ１、ΔＬ２、ΔＬ３、ΔＬ４は、入力過渡状態の場合には、
ΔＬ３＞ΔＬ１ かつ ΔＬ４＞ΔＬ２
の関係が成り立つ。即ち、座標算出第２データのセンサユニットに近い側の入力の端部情報の各々に対応する座標算出第１データとの交点間の距離差同士を比較したときに、上記の関係が成り立つ場合には、入力過渡状態と判定することができる。

尚、上述した複数種類の入力過渡状態の判定手法は、判定精度や計算量に鑑みて装置によって適宜選択すればよい。

また、上述した入力過渡状態の判定は、「皆既食」状態判定として用いることもできる。例えば、これまで説明した座標入力装置においては、既定の座標入力用指示具を用いた場合であり、少なくとも一方の遮光端部が各受光部で検出できるように、指示具が遮光する部分の径に対してセンサユニットにおける受光部の設置距離が適切な値に設定されている。

しかしながら、入力が上記のような既定の指示具で行われない場合には、センサユニットに近い指示具によって、後ろ側の入力が隠れてしまいセンサユニット中の受光部の両方で検出できない現象、即ち、皆既食が生じる場合がある。この皆既食状態判定を行う場合にも、先述した入力過渡状態判定と同様の手法を用いることによって、皆既食か否かの判定を行うことができる。そして、皆既食状態と判定された場合には、操作者にその旨を報知するなどの措置をして適正な入力指示具で入力するよう促すことが可能となる。

上述した入力過渡状態判定によって、入力過渡状態ではなく適切な座標算出可能な状態であると判定された場合には、以下の処理が行われる。

図２０で示したように、座標算出第１データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数は必ず複数となるが、座標算出第２データとして選択される受光部で検出する遮光範囲の数は複数の場合と単数の場合がある。つまり、座標算出第２データとして選択したセンサユニットにおける受光部では、両方が単数の場合、片方が単数（片方が複数）の場合、両方が複数の場合の３タイプに分類することができる。

ここで、この３タイプに対応する入力状態の一例を、図２２Ａ〜図２２Ｃに示す。

各々の図中Ａで示した接線が座標算出第１データ、Ｂが座標算出第２データ、Ｃが虚実判定データ、Ｄが虚実判定予備データ（図２２Ｂ及び図２２Ｃ）である。

座標算出は、まず、座標算出第１データの一方の遮光範囲、例えば、図２２Ａでは、Ａ１１及びＡ１２に対して、座標算出第２データＢ１１及びＢ１２、及び虚実判定データＣ１１及びＣ１２の組み合わせで、先に説明したような遮光範囲の端部情報を用いて座標算出を行う。

このとき、座標算出第２データＢ１１及びＢ１２で算出した座標値をＰ１１及びＰ１２、虚実判定データＣ１１及びＣ１２で算出した座標値を虚実判定座標値としてＰ２１及びＰ２２とする。この時点で、算出された４つの座標値の内、少なくとも２つの座標値は略等しい値となり、指示具の位置座標を示す値となる。

ここで、座標算出第２データとして選択したセンサユニットの受光部では、検出した遮光範囲の数が複数の場合と単数の場合があり、両方の受光部において遮光範囲の数が単数である場合には、どちらかの受光部において「皆既食」状態が含まれている可能性がある。この場合、選択する角度情報によっては、センサユニットに近い側の座標算出には使えるが、遠い側の算出には使えない。

しかしながら、上述したように、座標算出第２データとして、選択したセンサユニットの複数の遮光範囲端部情報のうち、両端のデータに相当する角度情報をそれぞれの受光部から選択することによって、部分食、皆既食にかかわらず、正しく座標候補を算出することができる。

次に、座標の虚実判定を行う。この処理は、すべての組み合わせの座標を算出してから行ってもかまわないが、先に一方の座標値に対して、虚実判定を行っておくことで、不要な座標算出を行わずに処理時間の短縮が図れる。

先のＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２に対して、どの座標値が正しい値かを夫々の距離の近さで判定する。

それぞれ、Ｐ１１とＰ２１及びＰ２２、Ｐ１２とＰ２１及びＰ２２の距離を算出して、一番近い組み合わせからＰ１１またはＰ１２のどちらかを真の座標値として選択する。

虚実判定結果によって、真の座標値がＰ１１に選択されれば、残りの未計算の座標値は、Ｐ１４となるので、その座標値を算出する。一方、虚実判定結果によって、真の座標値にＰ１２が選択されれば、Ｐ１３の座標算出を行う。

このようにして、実際の入力に対する座標の判定（虚実判定）を行うことができる。

図２２Ｂ、図２２Ｃのような場合にも、同様に処理することで座標算出が可能になる。座標算出に際して、１つのセンサユニットの２つの受光部が検出する遮光範囲の数がそれぞれ複数の場合には、その遮光範囲の端部情報の両端から座標算出しても良いが、片側の端部情報からのみで計算してもかまわない。あるいは、従来通り遮光範囲の中央を計算して、座標算出に用いてもかまわない。

尚、必要であれば、虚実判定予備データＤの角度情報を用いて虚実判定を実行してもかまわない。

ここで、センサユニット内の各受光部が検出する遮光範囲の数によるデータの割り振りについて述べると、座標算出第１データ、座標算出第２データ、虚実判定データに夫々センサユニットのどの受光部、角度情報を割り振るかは、単一点入力の時には、Ｌ１、Ｒ１あるいはＬ２、Ｒ２のどの組み合わせを用いて計算してもかまわない。

また、各センサユニットの２つの受光部の両検出信号がともに複数の遮光範囲を検出している場合には、どちらの検出信号を座標算出第１データにしてもかまわない。

また、上述の例では、虚実判定データは、座標算出第１データで選択したセンサユニットと反対のセンサユニットから、座標算出第２データとして選択した角度情報とは別の角度情報を用いていたが、座標算出第１データで選択したセンサユニットの受光部とは別の受光部で検出された角度情報を用いてもよい。

この場合、図２２Ｄに示すように、Ａ１１、Ａ１２、Ｂ１１、Ｂ１２を用いて、Ｐ１１、Ｐ１２を計算し、Ｂ１１、Ｂ１２、Ｃ１１、Ｃ１２を用いて、Ｐ２１、Ｐ２２を計算する。

このＰ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２に対して、どの座標値が正しい値かを夫々の距離の近さで判定する。

このようにして、座標算出第１データと同一のセンサユニットの受光部のデータを用いても、実際の入力に対する座標の判定（虚実判定）を行うことができる。

＜座標値の連続性の判定＞
上述したように、複数の受光部を有するセンサユニットを用い、遮光範囲の端部情報を用いて、座標算出及び座標の虚実判定を行うことで、複数の入力の座標値を決定することができる。

そして、得られた複数の座標値については、このまま座標値を出力しただけでは、受信側の外部端末で、２つの座標値の区別がつかず両者をつないでしまうようなことになりかねない。

そこで、２つの座標値を区別するために、座標の連続性を表す識別子を座標値の出力の際には付加する。

複数の座標値の、その連続性は、各サンプリング毎に前回の座標値との差分を計算して、夫々をその近いものを当てはめることで可能である。

遮光範囲が最初に検出された時には、例えば、検出された順にＩＤ番号（フラグ）を付加する。

図２３のように、２つの座標値Ｐ１（Ｘ１ｎ，Ｙ１ｎ）、Ｐ２（Ｘ２ｎ，Ｙ２ｎ）が得られたときに、前回サンプリング時の座標値がＩＤ０：Ｘ１ｎ−１，Ｙ１ｎ−１、ＩＤ１：Ｘ２ｎ−１，Ｙ２ｎ−１であれば、Ｐ１，Ｐ２ともども、夫々に対する差分を計算して、近い方を採用し、Ｐ１をＩＤ０、Ｐ２をＩＤ１とする。このように、座標値の連続性の判定を行い、夫々の座標値に対して、このＩＤを割り振って座標値を出力する。

そして、外部端末側で、このＩＤを参照することで、座標値の連続性を判定し、線で連結する等の描画の処理を行うようにすればよい。

＜ペン信号の検出＞
指示具として、例えば、先端にスイッチ等の信号発生部を設けたペンを用いることで、文字の入力等における「尾引き」の問題が発生しない、スムーズな入力が可能になる。

ここで、「尾引き」とは、例えば、『あ』と言う文字を入力したにもかかわらず、座標入力面をタッチする直前／直後において、余分な軌跡が表示され、操作者が意図した軌跡とは異なる表示が得られる現象である。

座標入力装置から外部端末に出力する情報は、上述のように、座標値だけでなく、指示具から得られるスイッチ情報（例えば、マウスの左ボタンの情報に相当するようなアップダウン情報Ｓ０や、マウスの右ボタンに相当するペンサイドスイッチ情報Ｓ１）や、上記のような座標の連続性を表す識別子ＩＤ等がある。それ以外にも、指示具固有のペンＩＤ情報等がある。

スイッチ情報の出力方法としては、音波や電波を用いたり、光を用いることでも可能である。

図１のペン信号受信部５は、指示具からの信号を受信し、その信号がどの座標値の信号であるかを判定して、座標値を送信する際のペンアップダウン信号やマウスのボタン信号として用いられる。

指示具からの情報の座標値への割り付けは、例えば、光を用いた場合、座標入力有効領域３に対して、ペン信号受信部を複数設け、夫々で異なる領域からの信号を得るようにする。

このように構成して、複数の指示具による座標値が得られる場合に、異なる領域のどこにその座標値があたるかを判定し、その領域で得られた信号の情報（スイッチ信号や、指示具のペンＩＤ情報）をその座標値と関連付けるようにする。そして、これらのスイッチ情報や指示具固有のペンＩＤ情報や、座標値の連続性を表すＩＤ情報等を付帯情報として、座標値に付加して外部端末に出力する。

ここで、図２４は、そのような付帯情報と座標値とを出力する際のフォーマット例である。

図２４では、ｂｙｔｅ０に付帯情報として、スイッチ情報及びペンＩＤ情報が付加され、それ以降、ｂｙｔｅ１からｂｙｔｅ４に、指示具の指示位置である座標（ｘ，ｙ）の座標値がそれぞれ格納されて、外部端末に出力される。外部端末側では、受信するこのデータを解析することで、軌跡の描画やメニュー操作の実行を制御する。

＜座標算出処理フローの説明＞
図２５は本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。

図２５では、センサユニットでのデータ取得から座標算出までの手順を示している。

電源が投入されると、ステップＳ１０１で、制御・演算ユニット２のポート設定、タイマ設定等の座標入力装置に係る各種初期化を行う。その後に、不揮発メモリ等から基準データや補正用の定数等の初期データをそれぞれ読み出し、演算・制御ユニット２のメモリ１３２に格納する。

また、各センサユニット毎に、図６のような、照明無しの時の光量分布データ８１と、初期入力が無いときの光量分布データ８２を、初期データとして取り込み、メモリ１３２に記憶する。

ここまでの処理が、電源投入時の初期設定動作になる。この初期設定動作は、座標入力装置に構成されているリセットスイッチ等により操作者の意図によって動作するように構成しても良いことはいうまでも無く、この初期設定動作を経て、通常の指示具による座標入力動作状態に移行することになる。

ステップＳ１０２で、座標入力が連続して行われているか否かを示すフラグを初期化（クリア）する。ステップＳ１０３で、各センサユニットの投光部を点灯させ、光量分布データを受光部より取得する。

ステップＳ１０４で、センサユニット１Ｌおよび１Ｒの各２つの受光部のうち各々一方の受光部（第１受光部）で取得した光量分布データは、先の初期データに対して差分及び比を計算し、例えば、閾値を越えるものがあるか否かの判定などによって、遮光範囲の検出を実行する。

ステップＳ１０５で、ステップＳ１０４で検出した遮光範囲の角度情報から、他方の受光部（第２受光部）に対応するデータの遮光範囲探索開始位置（画素番号）を算出し、ステップＳ１０４と同様にもう一方の受光部のデータの遮光範囲の検出を実行する。

ステップＳ１０６で、遮光範囲の検出結果に基づいて、指示具による入力の有無を判定する。入力がない場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０２に戻る。一方、入力がある場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７で、遮光範囲の検出結果に基づいて、センサユニットの各受光部毎の遮光範囲の数を検出する。ステップＳ１０８で、遮光範囲の数の検出結果に基づいて、指示具による入力が複数点入力であるか否かを判定する。複数点入力でない場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、つまり、単一点入力である場合、ステップＳ１０９に進み、単一点入力における座標算出を実行する。このときの座標算出は、遮光範囲の端部情報を用いた計算でも良いし、遮光範囲の中央を用いたものでもかまわない。

一方、複数点入力である場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、ステップＳ１１０に進み、その遮光範囲の数に従って、座標算出第１データ、座標算出第２データ、及び虚実判定データをそれぞれ決定する。そして、これらのデータをメモリ１３２に記憶する。

ステップＳ１１１で、ステップＳ１１０で決定した各データに基づいて、入力過渡状態の判定を行う。入力過渡状態である場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、その回のデータを無効として、ステップＳ１０３に戻る。一方、入力過渡状態でない場合（ステップＳ１１１でＮＯ）、即ち、適正な入力状態（正当な入力状態）である場合、ステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２で、夫々の遮光範囲の端部データを算出し、その端部データから座標値及び判定座標値を算出する。

遮光範囲（入力点）が複数の場合、ここで算出される座標値は、実際に入力された、実の点と虚の点が算出されることになる。そこで、ステップＳ１１３で、座標値と判定座標値から座標値の虚実判定を実行する。

虚実判定によって、実座標が判定されたら、ステップＳ１１４で、それに対応する側の残りの座標値を算出する。座標値が確定したら、ステップＳ１１５で、連続入力の有無を判定する。尚、この判定は、連続入力の有無を示すフラグに基づいて実行する。

連続入力がない場合（ステップＳ１１５でＮＯ）、ステップＳ１１７に進む。一方、連続入力がある場合（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、ステップＳ１１６に進む。

ステップＳ１１６で、それ以前に記憶されている座標値（前回の座標値等）との差分などから、連続性判定を実行する。

連続性判定がなされたら、ステップＳ１１７で、連続入力フラグをセットし、また、今の座標値を次の連続性判定のためにメモリ１３２に記憶する。

次に、ステップＳ１１８で、ＩＤ等の付帯情報を座標値に付加する。特に、連続していると判定された座標値には、前回と同じＩＤを付加し、新規に検出された座標値に対しては、未使用のＩＤを付加することになる。また、スイッチ情報などがある場合には、その情報も付加する。

このように、付帯情報を有する座標値を、ステップＳ１１９で、外部端末に出力する。その後、データ取得のループを、電源ＯＦＦまで繰り返すことになる。

以上説明したように、指示具による座標入力動作の有無を判定することは容易に行える。さらには、１つの指示具による座標入力動作が行われている状態にあっては、例えば、座標入力有効領域３の全領域を有効視野とする受光部を用いて、容易にその位置座標を導出することも可能である。

尚、実施形態１における、遮光範囲の端部情報を用いる座標算出では、複数の指示具が部分的に重なった状態での座標値が算出可能である。そのため、システムのスペックにもよるが、受光部で遮光範囲の端部情報を用いる座標算出を実現できる構成であれば、１つのセンサユニットに必ずしも複数の受光部が設けられている必要はない。

また、実施形態１では、再帰反射部４に投光し、その反射光をさえぎる遮光範囲を検出する構成であるが、再帰反射部は必須ではなく、座標入力領域の周囲に連続する発光部があっても、同様に本願発明を適用することができる。

また、記実施形態１では、センサユニット内の受光素子としてラインＣＣＤを用いたが、エリアセンサ型のＣＣＤやＣＭＯＳセンサで構成してもよい。特に。ＣＭＯＳセンサの場合には、露光エリアの特定の部分を読み出すことが可能であり、不要なエリアを読み出す必要がないため、読出速度の高速化が可能である。

更に、実施形態１においても、センサユニット内の複数の受光部の内、一方の受光部のデータで検出した遮光範囲から、もう一方の受光部のデータの読出開始位置を決定し、限定した範囲のデータのみをメモリに転送することでシステム全体としての高速化が可能となる。

また、座標入力装置の座標入力有効領域３を、例えば、大画面の表示装置で構成して、指示具の座標値を表示画面上に表示する構成とすれば、複数人による同時入力が可能な、電子ホワイトボードの応用が構成可能になる。

以上説明したように、実施形態１によれば、複数の指示具により、複数の座標を同時に入力した場合であっても、その入力過渡状態における誤検出を防ぎ、高精度で複数の指示具の位置を各々検出することができる。
＜＜実施形態２＞＞
実施形態１で説明したように、各々のセンサユニットにおける遮光範囲の数を計数することによって、夫々の場合について座標計算が可能である。一方、「発明が解決しようとする課題」にて説明したように、入力過渡状態においては、夫々のセンサユニットにおいて、指示具の検出状態が異なり、実際の入力数と、遮光範囲の数とが一致しない場合がある。

このような場合には、上記説明した座標計算を間違えてしまい、誤った座標値を出力してしまうようなことがある。

ここで、１つの入力があるときに、もう１つの入力が行われる過渡状態において、例えば、センサユニット１Ｒについては、２つの遮光範囲が検出されているに関わらず、センサユニット１Ｌでは、一つの影しか見えていない状態を想定する。そして、この状態で、この検出される遮光範囲の数から単純に、虚実判定を実行すると、センサユニット１Ｌについては、食状態にあり、センサユニット１Ｒについては分離状態にあると判定されてしまう。

この状態の一例を示したのが図２６である。

図２６において、入力がＡ点及びＢ点である場合に、受光部Ｒ２からは両方の遮光範囲が検出されているが、センサユニット１Ｌにおいては、Ａ点の遮光しか検出されていないとする。

このような場合に、単純に遮光範囲の端部情報による座標計算を実行してしまうと、図２６中のＣの範囲内の位置に入力があったとして、座標計算されてしまうことになる。

このような誤検出を回避するためには、算出された座標値の正当性の判定を実行することが好ましい。

この正当性の判定は、例えば、計算された座標値から、遮光端部の位置を計算し、その遮光端部のセンサユニットに対する角度を計算し、実際の遮光端部に対する角度と比較することによって、判定することができる。

図２６において、過渡状態にあるときに計算され得る座標値はＣの範囲内では、例えば、Ｃ１点またはＣ２点となる。

Ｃ１点は、受光部Ｌ１で検出された、遮光範囲の最小角度Ｌ１１に対する計算結果であり、Ｃ２はＬ２での最高角度Ｌ２２での計算結果である。

このように計算された座標値に対して、入力指示具の太さを換算する。これは、入力指示具の太さ情報、例えば、半径情報を、図１８のＬ２に対して、ｔａｎθ２を乗ずることで計算可能である。

そして、この半径情報と得られた座標値とから、センサユニットに対する角度情報を計算する。これについて、図２７を用いて説明する。

図２７は本発明の実施形態２の座標値及び半径情報から端部情報の角度を再計算（逆算）する構成の例を説明するための図である。

ここで、センサユニット１Ｌの夫々の受光点の座標を（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ）及び（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ）として、図中、一点鎖線で示された遮光端部情報から算出された座標値を（Ｐｘ，Ｐｙ）とする。

ここで、図２７に示すように、指示具の半径ｒが既知となれば、座標（Ｓ１ｘ，Ｓ１ｙ）で計算された座標値と、この半径ｒとで、座標（Ｓ２ｘ，Ｓ２ｙ）に対する接線の角度として、新たな計算（再計算）により算出された遮光端部の角度θが計算可能となる。

この角度θでの接線を図示したのが、図２６のＬ２２’である。

この角度情報Ｌ２２’と、センサユニット１Ｌで実際に検出された角度情報Ｌ２２との比較を行う。ここで、実際に入力が検出されていれば、Ｌ２２とＬ２２’とはほぼ一致するはずである。

ところが、過渡状態で皆既状態が誤って計算されている場合には、Ｌ２２とＬ２２’が一致しないことになる。

そのため、このように再計算された角度情報と、検出された角度情報が一致しないような場合には、得られた座標値が誤って計算されたものと判定して、座標出力を禁止する等の処理を行えば、不正な座標値を出力して、精度の低下を招く等の問題を防止することできる。

図２６で説明した例では、Ｃ１点に対して計算を実行したが、Ｃ２点に対しても、同様に計算でき、どちらの座標に対して計算を行い、正当性判定を実行する構成としても良い。

また、Ａ点の座標にも、同様に、正当性判定を適応することができる。

この場合には、例えば、Ｌ１１に対して計算された指示具の座標値に対して、反対側の遮光端部の接線を計算する。そして、この場合は、計算された接線の角度が、Ｌ２２と一致するか否かを判定することになる。但し、この場合、角度が一致した場合が、皆既食状態と同じであるので、過渡状態であると判定される。

このように、過渡状態判定以外の判定方法でも、皆既状態の判定方法として用いることができる。

＜座標値の連続性の判定＞
実施形態１における座標値の連続性の判定は、過渡状態判定に用いることが可能である。

例えば、入力が連続していて、一方がペンアップし、短時間で再びペンダウンするような場合の過渡状態においては、前回の座標値から、それほど離れた位置への入力ではない場合が想定される。そこで、誤って計算された座標値が、所定の距離以上離れた位置に計算された場合には、過渡状態と判定して、ＮＧとして処理することも可能である。

＜ペン信号の検出＞
実施形態１において、指示具として、例えば、先端にスイッチ等の信号発生部を設けたペンを用いる場合、指示具から得られるペンダウン情報に基づいて、過渡状態での検出を禁止する処理を行うこともできる。

過渡状態での誤検出は、指示具が座標入力有効領域に挿入される際、座標入力有効領域に対する深さ方向での反応が異なるために生じている場合が多い。

そこで、ペンダウン状態まで達していれば、殆ど遮光されている状態であると判定できるので、その状態のみ、座標出力を許可する構成にすることで、過渡状態の不具合を抑制することもできる。

この場合、単数入力の時には、ペンダウンに関わらず計算結果を出力し、どちらかのセンサユニットにて、複数の検出がなされた場合のみ、ペンダウン以外の出力を抑制する構成にすることも可能である。

＜座標算出処理フローの説明＞
次に、実施形態２における座標算出処理について説明する。実施形態２では、特に、算出された座標値の正当性の判定を実行する場合の処理について説明する。

図２８は本発明の実施形態の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。

尚、図２８のフローチャートにおいて、実施形態１の図２５のフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付加して、その詳細については省略する。特に、実施形態２では、図２５のフローチャートにおいて、ステップＳ１１１の処理を省略する代りに、ステップＳ１１８ａの処理（入力過渡状態の判定（正当性の判定））をステップＳ１１８の処理後に実行する。つまり、算出された座標値が入力過渡状態によるものか否かを判定する（正当であるか否かを判定する）。

この判定手法は、上述したように、算出された座標値から、センサユニットまでの角度を再計算して、センサユニットで検出された遮光範囲の端部における角度情報と、入力指示具の太さから導かれる遮光範囲の端部における角度情報との比較結果から判定すれば良い。この判定の詳細については後述する。あるいは、ステップＳ１１７で付加された付帯情報（スイッチ情報）から、ペンダウンの時のみ出力する構成としても良い。

ステップＳ１１８ａにおいて、正当性がない（入力過渡状態である）場合（ステップＳ１１８ａでＹＥＳ）、ステップＳ１０３に戻り、データ取得のループを、電源ＯＦＦまで繰り返すことになる。一方、正当性がある（入力過渡状態でない）場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。

つまり、付帯情報を有する座標値が正当であると判定された場合、ステップＳ１１９で、その座標値を、外部端末に出力する。その後、データ取得のループを、電源ＯＦＦまで繰り返すことになる。

次に、ステップＳ１１８ａの処理の詳細について、図２９を用いて説明する。

図２９は本発明の実施形態２のステップＳ１１８ａの処理の詳細を示すフローチャートである。

尚、図２９では、算出された座標値から、センサユニットまでの角度を再計算して、センサユニットで検出された遮光範囲の端部における角度情報と、入力指示具の太さから導かれる遮光範囲の端部における角度情報との比較結果から、座標値の正当性を判定する場合の例について説明する。

まず、ステップＳ２０２で、座標位置における指示具の太さ（形状情報）を計算する。これは、例えば、予めメモリ１３２に記憶されているものを用いる。次に、ステップＳ２０３で、上述したように、指示具の座標値と太さ情報から指示具とセンサユニットの位置座標までの接線の計算を行う。例えば、通常の図形計算のおける、円と円外の点との接線方程式によって接線を定めれば良い。

尚、実施形態２では、入力指示具の軸方向の形状が円であることを想定して、その円の大きさ（太さ）を形状情報として計算する構成としているが、入力指示具の軸方向の形状は円には限定されず、四角形等の多角形であったり、それ以外の形状であり得る。システムでの座標精度の使用を満足するような多角形の場合には、その形状の外接円の大きさを形状情報として計算する。

次に、ステップＳ２０４で、得られた接線方程式からセンサユニットにおける角度を計算する。

次に、ステップＳ２０５で、計算された角度と、センサユニットで検出された実際の遮光範囲の端部における角度情報との比較を行い、その差分が所定閾値以下であるか否かを判定する。差分が所定閾値以下である場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、ステップＳ２０６に進み、座標値は正当であると判定し、正当性の是非を示すＮＧフラグ（ＮＧ＿ＦＬＧフラグ）＝０に設定する。一方、差分が所定閾値より大きい場合（ステップＳ２０５でＮＯ）、ステップＳ２０７に進み、座標値は正当でない（入力過渡状態である可能性が高い）と判定し、ＮＧ＿ＦＬＧフラグ＝１に設定する。

このような処理を実行することで、入力過渡状態での不正な座標出力を抑止することができる。

尚、図２９に示すフローチャートは毎回行わずとも、過渡状態が懸念される状態においてのみ実施するようにしてもよい。

例えば、ステップＳ１１５における連続性の判定結果が連続でなく、遮光範囲の数が、一方のセンサユニットが複数検出しており、他方が単数の検出であるような場合にのみ、実行するようにしても良い。

また、図３０におけるａ及びｂ点の座標が、Ｒ２１とＲ２２における遮光範囲にあるか否かを判定して、遮光範囲内にある場合には、皆既状態と近い状態であるので、過渡状態である可能性が高いとして、図２９の処理を実行するようにしても良い。

あるいは、図３１のように、両センサユニットが単数検出であって、それぞれが異なる指示具を検出している可能性もあるので、入力が全くない状態から、両センサユニットに単数入力が検出された状態に対して、図２９の処理を実行するようにしても良い。この場合にも、上述した計算された遮光端部における角度比較で判定は可能である。

以上説明したように、実施形態２によれば、複数の指示具により、複数の座標を同時に入力した場合であっても、一旦算出された座標値の正当性を判定し、その判定結果に基づいて、算出された座標値が入力過渡状態に起因するものであるか否かを判定することができる。これにより、入力過渡状態における誤検出を防ぎ、高精度で複数の指示具の位置を各々検出することができる。

尚、実施形態１の図２５の処理と、実施形態２の図２９の処理を組み合わせて実行するようにしても良い。つまり、図２５におけるステップＳ１１１と、図２９におけるステップＳ１１８ａとの両方で、座標値の正当性を判定するようにしても良い。

以上、実施形態例を詳述したが、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記憶媒体等としての実施態様をとることが可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータが該供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。

従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、該コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であっても良い。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、該ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

本発明の実施形態１の遮光方式の座標入力装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの詳細構成を示す図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの光学的配置図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの光学的配置図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットの光学的配置図である。 本発明の実施形態１の制御・演算ユニットの詳細構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１の制御信号のタイミングチャートである。 本発明の実施形態１のセンサユニットが検出する光量分布を説明するための図である。 本発明の実施形態１のセンサユニットが検出する光量分布を説明するための図である。 本発明の実施形態１の信号読出のタイミングチャートである。 本発明の実施形態１の遮光範囲の検出を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の検出を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の検出を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の検出を説明するための図である。 本発明の実施形態１の座標入力有効領域上に定義する座標とセンサユニット１Ｌ及び１Ｌとの位置関係を示す図である。 本発明の実施形態１の受光部を複数有するセンサユニットにおける座標算出を説明するための図である。 本発明の実施形態１の複数の指示具からの入力動作における位置関係及び検出信号の一例を示す図である。 本発明の実施形態１の虚実判定を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報（角度）の重なり部分の２等分線と座標値の関係を説明するための図である。 本発明の実施形態１の虚実判定を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の数の組み合わせを示す図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報による入力過渡状態の判定を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態１の遮光範囲の端部情報による座標算出の一例を説明するための図である。 本発明の実施形態１の座標連続性の判定を説明するための図である。 本発明の実施形態１の座標出力時のデータフォーマット例を示す図である。 本発明の実施形態１の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の座標値から端部情報の角度を再計算して座標値の正当性を判定する例を説明するための図である。 本発明の実施形態２の座標値及び指示具の半径から端部情報の角度を再計算する構成の例を説明するための図である。 本発明の実施形態２の座標入力装置が実行する座標算出処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２のステップＳ１１８ａの処理の詳細を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の正当性の判定を実行する場合を説明するための図である。 本発明の実施形態２の正当性の判定を実行する場合を説明するための図である。 従来技術における２点入力時のセンサユニット位置と遮光範囲の関係を説明するための図である。 従来技術におけるセンサユニットで受光する光量分布を説明するための図である。 従来技術における過渡状態の一例を説明するための図である。

符号の説明

１Ｌ、１Ｒ センサユニット
２ 演算・制御ユニット
３ 座標入力有効領域
４ 再帰反射部
５ ペン信号受信部

Claims (7)

1. 座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置であって、
   前記座標入力領域上に対する指示手段の有無を検出する複数の検出手段と、
   前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記複数の検出手段の初期検出信号分布に対し、指示手段により発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
   前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
   前記端部情報検出手段で検出された複数の端部情報を用いて、前記指示手段の指示位置の座標を算出する算出手段と、
   前記複数の検出手段の１つの検出手段の検出信号における信号変化範囲が、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段の判定の結果、前記第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力し、前記第２の指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力しない
   ことを特徴とする座標入力装置。
2. 前記判定手段は、前記複数の端部情報を用いて算出される複数の座標を比較する比較手段を備え、
   前記比較手段による比較結果に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
3. 前記判定手段は、前記複数の端部情報それぞれが示す端部の前記座標入力領域上の位置と、各端部情報に対応する前記検出手段とを結ぶ接線同士の交点座標を比較する比較手段を備え、
   前記比較手段による比較結果に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
4. 前記判定手段は、前記算出手段により算出された座標、前記指示手段の太さ、及び、前記特定手段により特定された信号変化範囲に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
5. 前記判定手段は、前記端部情報検出手段で検出した信号変化範囲の端部情報が示す信号変化範囲の両端の前記検出手段に対する角度情報に基づいて、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の座標入力装置。
6. 座標入力領域上に対する指示手段の有無を検出する検出部を備え、前記座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置の制御方法であって、
   前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記複数の検出部の初期検出信号分布に対し、指示手段により発生する信号変化範囲を特定する特定工程と、
   前記特定工程で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出工程と、
   前記端部情報検出工程で検出された複数の端部情報を用いて、前記指示手段の指示位置の座標を算出する算出工程と、
   前記複数の検出部の１つの検出部の検出信号における信号変化範囲が、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する判定工程とを備え、
   前記判定工程の判定の結果、前記第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であると判定すると、前記算出工程により算出された座標を出力し、前記第２の指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であると判定すると、前記算出工程により算出された座標を出力しない
   ことを特徴とする座標入力装置の制御方法。
7. 座標入力領域上に対する指示手段の有無を検出する複数の検出手段を備え、前記座標入力領域上の複数の指示位置を検出する座標入力装置として、コンピュータを機能させるためのプログラムであって、
   前記座標入力領域上に指示がない場合の初期状態での前記複数の検出手段の初期検出信号分布に対し、指示手段により発生する信号変化範囲を特定する特定手段と、
   前記特定手段で特定された信号変化範囲の端部情報を検出する端部情報検出手段と、
   前記端部情報検出手段で検出された複数の端部情報を用いて、前記指示手段の指示位置の座標を算出する算出手段と、
   前記複数の検出手段の１つの検出手段の検出信号における信号変化範囲が、第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であるか、あるいは、前記第２の指示手段が前記座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であるか、判定する判定手段として、コンピュータを機能させ、
   前記判定手段の判定の結果、前記第１の指示手段による信号変化範囲と第２の指示手段による信号変化範囲が重なった状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力し、前記第２の指示手段が座標入力領域に到達してから検出信号が変化するまでの状態であると判定すると、前記算出手段により算出された座標を出力しない
   ことを特徴とするプログラム。

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